JPS6373104A - 格子彎曲測定用ｘ線回折装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、半導体ウェハのそシ（結晶格子の彎曲）をＸ
線回折を用いて非破壊的に測定するための格子彎曲測定
用Ｘ線回折装置に係り、特に試料（半導体クエハ）の水
平方向および垂直方向での格子彎曲（２次元的な格子彎
曲）を測定し得る装置に関する。

（従来の技術） 半導体素子製造工程において、半導体ウェハを評価する
ために用いられる半導体ウェハ格子彎曲測定装置には、
大別して機械的方法、電気的方法、光学的方法、Ｘ線回
折方法の４種類がおる。

この中で前の３つの方法は、ウェハの外形として現われ
た変形（そシ・）を測定するものでメジ、既に数多くの
装置が市販されている。これに対して、Ｘ線回折方法は
ウェハ外形と関係なく、ウェハの結晶格子の変形（格子
彎曲）を測定するものであシ、現在までに−、二結晶デ
ィフラクトメータとか二結晶トポグラフィツクカメラと
かラングカメラが用いられている。

ところで、上記Ｘ線回折方法を用いた従来のＸ線回折装
置は、試料（ウェハ）の平行移動が一方向だけ（主とし
て水平方向）であるので、１次元的な彎曲情報しか得ら
れない。そこで、球状とか枝状等の一般的な彎曲に対し
てウェハの水平方向および垂直方向における２次元的な
彎曲情報を得てウェハの全体像を把握しようとすると、
前記従来のＸａ回折装置では前記ウェハの一方向の平行
移動後にウェハの取シ付は位置を変更するようにウェハ
の取シ外し、再取υ付けを行なって再びウェハの彎曲測
定を行なう必要があった。しかし、このように測定の途
中でウェハに対する取シ付は方向の変更操作を必要とす
ることは、必然的に測定精度の低下と測定時間の長大化
をもたらすという間眺があった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、上記したように半導体ウェハの２次元的な彎
曲情報を得ようとすると測定精度の低下とか測定時間の
長大化をもたらすという問題点を解決すべくなされたも
ので、短時間で精度良くウェハの格子彎曲の２次元的な
全体像を測定し得る格子彎曲測定用Ｘ線回折装置を提供
することを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明の格子彎曲測定用Ｘ線回折装置は、ウェハを垂直
状態に保持してウェハ面内での回転、水平方向への移動
を行なうための機構を有し、さらにウェハまたはウェハ
からの回折Ｘ線を受けてカウントするためのカウンタを
垂直方向に移動し得る機構を具備することを特徴とする
。

（作用） ウェハの水平方向の微小間隔の移動毎にウェハの垂直方
向の各点′での測定を行なうことができるようになシ、
ウェハを９０度面内回転させた状態で再び上記したよう
な測定を行なうことができ、これらの２回の測定で得ら
れた値に基いてウェハ全面の各点での２久元的な格子彎
曲情報が得られるようになる。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の一実施例°を詳細に説明
する。

図面は例えば５インｆｔでの大きさの試料（半導体ウェ
ハ）１の格子彎曲をＸ線回折によシ測定することが可能
なラングカメラを示している。即ち、２は試料１を垂直
状態に保持して試料面内の回転（入方向）および垂直軸
心回シの回動（θ方向）を独立に行なわせるように駆動
されるホルダ、３は上記ホルダ２を支持して試料１を水
平方向Ｙに移動させるように駆動される水平移動ステー
ジ、４は上記水平移動ステージ３の基準位置における垂
直軸心回シに回動（θ′方向）を行なうように駆動され
る水平回動ステージ、５は上記水平回動ステージ４から
垂直方向に延設されて一体的に回動するアーム、６は入
射Ｘ線を垂直方向に細長く（試料直径と同程度であって
且つそれよシ僅かに大きい長さ）絞る入力側スリット、
７は絞られた入射Ｘ線、８は回折Ｘ線、９は回折Ｘ線８
を絞る出力側スリット、ノｏは出力側スリット９を透過
した回折Ｘ線１）を受けてその計数を行なうカウンタで
ある。そして、本例では上記カウンタ１ｏは前記アーム
５によシ垂直方向Ｚに移動自在に保持されると共に、図
示しない駆動装置にょシ上記垂亘方向Ｚの位置が制御さ
れる０１２はラングカメラ全体の制御を行なうための制
御装置であシ、試料のＸ線回折手順にしたがって前記ホ
ルダー２、ステージ３，４およびカウンタ１０の各駆動
装置を駆動制御するための制御信号（たとえばステップ
モータ駆動信号）を供給する機能、カウンタ１０からの
出力を受は取って回折処理を行なう（たとえばピーク判
定プログラムにしたがつてマイクロコンピュータによシ
処理を行なう）機能、解析結果を表示装置１３に出力す
る機能などを有している。

久に、上記ラングカメラにおける動作を説明する。先ず
、試料１のある点についてＸ線回折を行ない、制御装置
１２内のマイクロコンビ二−タニ内蔵しているピーク判
定プログラムにしたがって回折条件を満たすθ角を求め
、試料ｌを垂直軸心回シにθ角回転させた向きにセット
する。また、前記カウンタ１０を保持するアーム５は２
０角回転させた位置に固定したままとする。次に、カウ
ンタ１０を微小間隔で垂直移動させながら、試料Ｉの垂
直方向の各点での回折条件を満たすθ角を前記ピーク判
定プログラムにしたがって求める。さらに、このような
測定を、前記水平移動ステーｉ７３によシ試料１を水平
方向に微小間隔で移動させながら繰シ返し、試料全面の
各点毎に回折条件を満たすθ角を求める。そして、この
よ５に求めたθ角情報は前記マイクロコンピュータのメ
モリに記憶させておく。久に、試料１を９０度面内回転
させ、再び前述したと同様に試料全面の各点のθ角情報
を求めて前記メモリに記憶させる。こうして得られた試
料全面の各点における格子彎曲の２成分の値を前記マイ
クロコンピュータにより合成処理し、試料全体の格子彎
曲情報（２次元的な全体像）を表示装置Ｊ３に出力する
。

即ち、上記Ｘ線回折装置によれば、試料の面内回転、垂
直軸心回シの回転、水平移動の他に回折Ｘ線を受は取る
カウンタの垂直移動を可能としたので、試料全体の格子
彎曲の２次元的な情報を得ることができる。この場合、
測定の途中で試料の取り外し、再取シ付けを必要としな
いので、上記測定を短時間で精度良く行なうことができ
る。

なお、本発明は上記実施例に限らず、カウンタを垂直移
動させることに代えてたとえばホルダ２を垂直移動可能
に構成しておくことによシ、カウンタの垂直位置が固定
のままで上記ホルダ２を垂直移動させて試料を垂直移動
させながら試料の垂直方向の各点でのθ角を求めること
が可能になる。

〔発明の効果〕

上述したように本発明の格子彎曲測定用Ｘ線回折装置に
よれば、半導体ウェハの格子彎曲の２次元的な全体像を
短時間で精度良く測定できるので、半導体素子製造工程
におけるウェハの評価を行なう除に極めて有効である。

【図面の簡単な説明】 図面は本発明の格子彎曲測定用Ｘ線回折装置の一実施例
を概略的に示す構成説明図である。 １・・・試料、２・・・ホルダ、３・・・水平移動ステ
ージ、４・・・水平回動ステージ、５・・・アーム、６
，９・・・スリット、１０・・・カウンタ、１２・・・
制御装置。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体ウェハの格子彎曲をＸ線回折を用いて測定
   するために、垂直状態に保持される試料の面内回転、垂
   直軸心回りの回転、水平移動を行なわせるための駆動装
   置を具備した格子彎曲測定用Ｘ線回折装置において、上
   記試料を垂直移動させるための装置または上記試料から
   の回折Ｘ線を受けてカウントするカウンタを垂直移動さ
   せるための装置をさらに具備してなり、試料の垂直方向
   の各点での格子彎曲を測定し得るようにしてなることを
   特徴とする格子彎曲測定用Ｘ線回折装置。
2. （２）前記カウンタは、前記試料の垂直軸心回りの回転
   位置に所定の関係を有する位置に前記カウンタを回転さ
   せるためのステージと一体的に回転するアームにより垂
   直移動自在に保持されていることを特徴とする前記特許
   請求の範囲第１項記載の格子彎曲測定用Ｘ線回折装置。
3. （３）前記試料の垂直方向の各点での測定を試料の水平
   方向の微小間隔の移動毎に繰り返して得られた第１回目
   の情報と、上記試料を９０度面内回転させた状態で試料
   の垂直方向の各点での測定を試料の水平方向の微小間隔
   の移動毎に繰り返して得られた第２回目の情報とに基い
   て、試料全面の各点における格子彎曲の２成分の値を合
   成処理して２次元的な格子彎曲情報を得る手段をさらに
   具備してなることを特徴とする前記特許請求の範囲第１
   項記載の格子彎曲測定用Ｘ線回折装置。